На текущий момент в утвержденный Решением Комиссии Таможенного союза от 16.08.2011 № 768 (в редакции Решения Коллегии Евразийской экономической комиссии от 25.12.2012 № 292) «Перечень стандартов, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований технического регламента Таможенного союза «О безопасности низковольтного оборудования» (ТР ТС 004/2011) официально включены:
- ГОСТ IEC 60252-1-2011 «Конденсаторы для двигателей переменного тока. Часть 1. Общие положения. Рабочие характеристики, испытания и номинальные параметры. Требования безопасности. Руководство по установке и эксплуатации» — аутентичный перевод IEC 60252-1:2001 «AC motor capacitors. Part 1. General. Performance, testing and rating. Safety requirements. Guide for installation and operation»;
- ГОСТ IEC 60252-2-2011 «Конденсаторы для двигателей переменного тока. Часть 2. Пусковые конденсаторы» — аутентичный перевод IEC 60252-2:2003 «AC motor capacitors — Part 2: Motor start capacitors», в которых:
- дано определение класса эксплуатации (class of operation), как минимального полного срока службы конденсатора в номинальном режиме работы при номинальных значениях напряжения, температуры и частоты (п. 1.3.8 ГОСТ IEC 60252-1-2011) и регламентированы 4 класса эксплуатации А — 30000 часов, В — кварквар
- 0 часов, С — 3000 часов и D — 1000 часов с уровнем интенсивности отказов не более 3 %;
- формализованы испытания конденсаторов на срок службы (разд. 2.13 в ГОСТ IEC 60252-1-2011 и разд. 2.1.13 в ГОСТ IEC 60252-2-2011), проводимые по методу, который ориентирован на обеспечение максимального соответствия температуры корпуса установленной максимально допустимой рабочей температуре конденсатора.
Кроме того, в разд. 4 «Руководство по установке и эксплуатации» ГОСТ IEC 60252-2-2011 определены ключевые факторы, влияющие на реальные условия эксплуатации моторных конденсаторов (пусковых, рабочих и используемых и для запуска, и для работы электродвигателя), среди которых стандарт выделяет: - высокие напряжения (выше номинальных значений), характерные для:
— момента запуска или выключения электродвигателя, а также переключения пусковых конденсаторов из-за повторяющейся дуги на контактах переключателя и вследствие индуктивности подсоединенных цепей двигателя, что может привести к перенапряжению в 10 раз большей величины, чем номинальное напряжение работы моторного конденсатора;
— последовательного соединения моторных конденсаторов с возбуждающей обмоткой однофазного индукционного двигателя при рабочей скорости; - высокие температуры, превышающие номинальную температуру эксплуатацию моторных конденсаторов из-за нагрева конденсатора при физическом контакте от нагруженной обмотки, нагрева излучением от двигателя и/или обслуживаемых приводом технологических процессов, высокой температуры окружающей среды, плохих условий охлаждения, передачи тепла другими элементами силовой сети и т.д.;
- значительные вибрации от работающего двигателя с приводом при физическом контакте или жестких связях моторных конденсаторов с электродвигателем/приводом.
Т.е. по сути разработчики международных и российских стандартов по моторным конденсаторам признают, что конденсаторы, испытанные на определенный класс эксплуатации, de facto в реальных условиях работы с большой вероятностью могут не иметь заявленный производителем срок службы, поскольку конкретные условия эксплуатации будут определяться рядом факторов, но, тем не менее ни ГОСТ IEC 60252-1-2011, ни ГОСТ IEC 60252-2-2011 не говорят об эксплуатационной надежности — критерии, учитывающем вероятность электрического пробоя из-за критического снижения электрической прочности диэлектрика, и/или теплового пробоя при повышении тангенса угла потерь tg δ до границы тепловой устойчивости диэлектрика.
В целом вероятность электрического и/или теплового пробоя диэлектрика определяется интенсивностью его старения, которое может происходить по 3 механизмам:
- ионизационному с разрушением структурных связей возникающими на границах слоев металлизированного моторного конденсатора частичными разрядами;
- тепловому с деструкцией материала диэлектрика в результате интенсивных процессов окисления;
- электрохимическому, при котором увеличение ионного тока через диэлектрик провоцирует электролитическое разложение углеводородных соединений, происходящее в моторных конденсаторах с диэлектриком из полярных пленок по механизму гидролизного разрушения, с образованием атомарных водорода и кислорода, активизирующих процессы гидрогенизации и окисления соответственно, в том числе с интенсивной коррозией металлизированного покрытия, что может привести к отказу конденсатора даже без повреждений диэлектрика.
Вместе с тем, в реальных условиях эксплуатации моторных конденсаторов старение диэлектрика идет одновременно сразу по всем трем механизмам с возможным преобладанием одного или двух в зависимости от определяющих факторов износа диэлектрика — напряженности электрического поля и температуры.
Превалирующее влияние напряженности электрического поля в цепях переменного тока определяет преимущественное старение диэлектрика по ионному механизму с разрушением частичными разрядами, в цепях постоянного тока — по электрохимическому механизму с электролитическим разложением полимера (и/или коррозии металлизированного покрытия).
В свою очередь преимущественное воздействие температуры в большей степени провоцирует старение диэлектрика по тепловому механизму с увеличением интенсивности окислительных процессов, но, одновременно с этим усиливает негативы воздействия электрического поля и повышает скорость протекания химических процессов.
